吹塑機頭螺旋芯棒的數控編程與加工

閆宮君等

摘要： 針對吹塑機頭上螺旋槽的結構特點，介紹了一種數控加工工藝與編程方法，不僅提高了加工精度和質量，而且大大提高了生產效率，克服了加工中的實際難題，對同類零件的加工有一定借鑒作用。

Abstract： According to the structure characteristics of blow molding machine head spiral groove， this article introduces a kind of NC processing technology and programming method， which has not only improved the machining accuracy and quality， but also greatly enhanced the production efficiency， and overcome the practical difficulties in processing. It has certain reference to the similar parts processing.

關鍵詞： 螺旋芯棒；加工工藝；數控編程

Key words： spiral mandrel；processing technology；NC programming

中圖分類號：TP391.7 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2014）28-0030-02

0 引言

擠出成型是熱塑性塑料重要的成型方法，其產量也居各成型方法的首位。通過更換機頭可生產多種制品，其中擠出吹塑薄膜是擠出生產的主要產品之一，廣泛應用在工業、農業、國防工業及人們生活的各個領域中。常用的薄膜機頭有芯棒式、十字形、螺旋式、多層薄膜吹塑和旋轉式等5種，螺旋式模機頭因拆裝和操作簡便、無料流接縫、適合高粘度材料的擠出、擠出制品具有良好的機械強度、易控制厚度等優點，得到越來越廣泛的應用。螺旋式機頭結構組成如圖1所示。

由于螺旋槽深度不斷減小而螺旋芯棒與機體之間的間隙逐漸增大，進入螺旋流道的物料一部分沿螺旋槽螺旋上升，另一部分溢出螺旋槽，沿螺旋芯棒與機體之間的間隙直線上升，多股螺旋上升的料流與垂直上升的環形料流在口模入口匯合，穩壓后經模口擠出，形成管膜。為獲得足夠的物料壓縮比，保證物料壓縮、傳送連續均勻，成型均勻，螺旋芯棒外表面加工有深度均勻變化的螺旋槽。通常螺旋槽的尺寸精度要求比較高，普通設備加工難度非常大，很難保證零件的質量，如何改進加工工藝，有效利用現有數控設備，提高加工精度、質量、生產效率，降低生產成本，成為亟待改善的難題。本文重點論述螺旋槽的加工。

1 工藝分析

圖2所示為適用于PE/PP吹膜機的螺旋芯棒。

工件材料：40Cr。工件毛坯：鍛件。主要工序內容：銑外形→粗車外圓、內孔→時效熱處理→精車外圓、內孔定尺寸→銑其余外形定尺寸→加工螺旋槽（加工中心）→拋光。

螺旋槽技術要求：螺旋槽頭數為4；螺距為16；螺旋槽為半圓形，其半徑為R6.5；螺旋槽右端深度為-14。表面粗糙度值Ra=3.2μm，其他位置公差均要求比較高。流道要求過渡處要求光滑、順暢、無死角。

2 確定數控工藝過程

2.1 工藝準備 機床選擇：在數控加工中需平行于軸線方向的X軸、刀具升降的Z軸和繞X軸旋轉的A軸聯動進給。因此需要配備數控分度頭三軸數控銑床或數控加工中心。本文選定4軸立式加工中心VMC8508B（系統：華中HNC-22M），X軸和A軸實現兩軸聯動完成加工軌跡。

裝夾方式：制作一個小端堵頭，采用一夾一頂的裝夾方式，利用A軸的三爪自定心夾盤裝夾Φ280外圓，另一側利用活動頂尖頂緊工件。以主視圖上左端面為基準找平，限制X軸的轉動自由度。裝夾非常簡便，輔助夾具也很經濟。

刀具選擇：R6.5球形銑刀。

2.2 切削用量 螺旋槽的深度較大，且加工時刀具滿刃切削，故背吃刀量不宜過大。為保證加工精度，分粗加工、半精加工、精加工三個工步進行加工。粗加工：ap=1，n=1000r/min，加工余量0.2；半精加工：n=1500r/min，加工余量0.05；精加工：n=2000r/min。

3 數控編程

3.1 編程坐標系設定 為了編程及對刀方便，設定Φ152外圓上距左端面163.5的螺旋槽起點為編程坐標系零點，螺旋角的零點并無要求，圓周上的任何一點均可。

3.2 程序編制

%10

#3=-[180-23-10-6.5]

#4=SQRT[[152/2]*[152/2]-[152/2-14]*[152/2-14]]+6.5

M03S1000

#1=0

#2=0

G54G90G17

WHILE[#2LE360]

WHILE[#1GE[-14]]

G90G43H01Z50

G00X0Y[-#4]A[0+#2]

Z5

G01Z1F200

G01Z[#1]F200

G01Y0F300

#5=360/64*#3

G91G01X[#3]Z-10.5A[-#5+#2]F500

G01Z-1F200

G01X[#3]Z10.5A[#5+#2]F500

G90Y[-#4]

#1=#1-1

ENDW

#2=#2+90

ENDW

G00Z100

M05

M30

3.3 說明 上面的粗加工程序，半精加工及精加工只需要修改，程序省略。螺旋槽加工程序為手工編寫的宏程序，雙向加工，減少A軸空走刀路，4頭螺紋循環4次加工，程序短小精煉，效率高，加工過程連貫。

4 結束語

實踐檢驗，上述編程方法既能滿足螺旋芯棒螺旋槽的加工精度要求，又能大幅提高生產效率。該編程方法也適用于各類大螺距、深螺旋槽及不規則非圓螺旋槽等零件的加工。本文的數控加工方案，對于數控機床加工復雜、高精度零件具有一定的借鑒價值。

參考文獻：

[1]北京第一通用機械廠.機械工人切削手冊（第六版）[M].北京：機械工業出版社，2005.

[2]張曉黎.塑料吹塑成型速查手冊[M].北京：機械工業出版社，2010：7.

[3]唐云岐.機械制造技術[M].北京：中國勞動出版社，2003：7.endprint

摘要： 針對吹塑機頭上螺旋槽的結構特點，介紹了一種數控加工工藝與編程方法，不僅提高了加工精度和質量，而且大大提高了生產效率，克服了加工中的實際難題，對同類零件的加工有一定借鑒作用。

Abstract： According to the structure characteristics of blow molding machine head spiral groove， this article introduces a kind of NC processing technology and programming method， which has not only improved the machining accuracy and quality， but also greatly enhanced the production efficiency， and overcome the practical difficulties in processing. It has certain reference to the similar parts processing.

關鍵詞： 螺旋芯棒；加工工藝；數控編程

Key words： spiral mandrel；processing technology；NC programming

中圖分類號：TP391.7 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2014）28-0030-02

0 引言

擠出成型是熱塑性塑料重要的成型方法，其產量也居各成型方法的首位。通過更換機頭可生產多種制品，其中擠出吹塑薄膜是擠出生產的主要產品之一，廣泛應用在工業、農業、國防工業及人們生活的各個領域中。常用的薄膜機頭有芯棒式、十字形、螺旋式、多層薄膜吹塑和旋轉式等5種，螺旋式模機頭因拆裝和操作簡便、無料流接縫、適合高粘度材料的擠出、擠出制品具有良好的機械強度、易控制厚度等優點，得到越來越廣泛的應用。螺旋式機頭結構組成如圖1所示。

由于螺旋槽深度不斷減小而螺旋芯棒與機體之間的間隙逐漸增大，進入螺旋流道的物料一部分沿螺旋槽螺旋上升，另一部分溢出螺旋槽，沿螺旋芯棒與機體之間的間隙直線上升，多股螺旋上升的料流與垂直上升的環形料流在口模入口匯合，穩壓后經模口擠出，形成管膜。為獲得足夠的物料壓縮比，保證物料壓縮、傳送連續均勻，成型均勻，螺旋芯棒外表面加工有深度均勻變化的螺旋槽。通常螺旋槽的尺寸精度要求比較高，普通設備加工難度非常大，很難保證零件的質量，如何改進加工工藝，有效利用現有數控設備，提高加工精度、質量、生產效率，降低生產成本，成為亟待改善的難題。本文重點論述螺旋槽的加工。

1 工藝分析

圖2所示為適用于PE/PP吹膜機的螺旋芯棒。

工件材料：40Cr。工件毛坯：鍛件。主要工序內容：銑外形→粗車外圓、內孔→時效熱處理→精車外圓、內孔定尺寸→銑其余外形定尺寸→加工螺旋槽（加工中心）→拋光。

螺旋槽技術要求：螺旋槽頭數為4；螺距為16；螺旋槽為半圓形，其半徑為R6.5；螺旋槽右端深度為-14。表面粗糙度值Ra=3.2μm，其他位置公差均要求比較高。流道要求過渡處要求光滑、順暢、無死角。

2 確定數控工藝過程

2.1 工藝準備 機床選擇：在數控加工中需平行于軸線方向的X軸、刀具升降的Z軸和繞X軸旋轉的A軸聯動進給。因此需要配備數控分度頭三軸數控銑床或數控加工中心。本文選定4軸立式加工中心VMC8508B（系統：華中HNC-22M），X軸和A軸實現兩軸聯動完成加工軌跡。

裝夾方式：制作一個小端堵頭，采用一夾一頂的裝夾方式，利用A軸的三爪自定心夾盤裝夾Φ280外圓，另一側利用活動頂尖頂緊工件。以主視圖上左端面為基準找平，限制X軸的轉動自由度。裝夾非常簡便，輔助夾具也很經濟。

刀具選擇：R6.5球形銑刀。

2.2 切削用量 螺旋槽的深度較大，且加工時刀具滿刃切削，故背吃刀量不宜過大。為保證加工精度，分粗加工、半精加工、精加工三個工步進行加工。粗加工：ap=1，n=1000r/min，加工余量0.2；半精加工：n=1500r/min，加工余量0.05；精加工：n=2000r/min。

3 數控編程

3.1 編程坐標系設定 為了編程及對刀方便，設定Φ152外圓上距左端面163.5的螺旋槽起點為編程坐標系零點，螺旋角的零點并無要求，圓周上的任何一點均可。

3.2 程序編制

%10

#3=-[180-23-10-6.5]

#4=SQRT[[152/2]*[152/2]-[152/2-14]*[152/2-14]]+6.5

M03S1000

#1=0

#2=0

G54G90G17

WHILE[#2LE360]

WHILE[#1GE[-14]]

G90G43H01Z50

G00X0Y[-#4]A[0+#2]

Z5

G01Z1F200

G01Z[#1]F200

G01Y0F300

#5=360/64*#3

G91G01X[#3]Z-10.5A[-#5+#2]F500

G01Z-1F200

G01X[#3]Z10.5A[#5+#2]F500

G90Y[-#4]

#1=#1-1

ENDW

#2=#2+90

ENDW

G00Z100

M05

M30

3.3 說明 上面的粗加工程序，半精加工及精加工只需要修改，程序省略。螺旋槽加工程序為手工編寫的宏程序，雙向加工，減少A軸空走刀路，4頭螺紋循環4次加工，程序短小精煉，效率高，加工過程連貫。

4 結束語

實踐檢驗，上述編程方法既能滿足螺旋芯棒螺旋槽的加工精度要求，又能大幅提高生產效率。該編程方法也適用于各類大螺距、深螺旋槽及不規則非圓螺旋槽等零件的加工。本文的數控加工方案，對于數控機床加工復雜、高精度零件具有一定的借鑒價值。

參考文獻：

[1]北京第一通用機械廠.機械工人切削手冊（第六版）[M].北京：機械工業出版社，2005.

[2]張曉黎.塑料吹塑成型速查手冊[M].北京：機械工業出版社，2010：7.

[3]唐云岐.機械制造技術[M].北京：中國勞動出版社，2003：7.endprint

摘要： 針對吹塑機頭上螺旋槽的結構特點，介紹了一種數控加工工藝與編程方法，不僅提高了加工精度和質量，而且大大提高了生產效率，克服了加工中的實際難題，對同類零件的加工有一定借鑒作用。

Abstract： According to the structure characteristics of blow molding machine head spiral groove， this article introduces a kind of NC processing technology and programming method， which has not only improved the machining accuracy and quality， but also greatly enhanced the production efficiency， and overcome the practical difficulties in processing. It has certain reference to the similar parts processing.

關鍵詞： 螺旋芯棒；加工工藝；數控編程

Key words： spiral mandrel；processing technology；NC programming

中圖分類號：TP391.7 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2014）28-0030-02

0 引言

擠出成型是熱塑性塑料重要的成型方法，其產量也居各成型方法的首位。通過更換機頭可生產多種制品，其中擠出吹塑薄膜是擠出生產的主要產品之一，廣泛應用在工業、農業、國防工業及人們生活的各個領域中。常用的薄膜機頭有芯棒式、十字形、螺旋式、多層薄膜吹塑和旋轉式等5種，螺旋式模機頭因拆裝和操作簡便、無料流接縫、適合高粘度材料的擠出、擠出制品具有良好的機械強度、易控制厚度等優點，得到越來越廣泛的應用。螺旋式機頭結構組成如圖1所示。

由于螺旋槽深度不斷減小而螺旋芯棒與機體之間的間隙逐漸增大，進入螺旋流道的物料一部分沿螺旋槽螺旋上升，另一部分溢出螺旋槽，沿螺旋芯棒與機體之間的間隙直線上升，多股螺旋上升的料流與垂直上升的環形料流在口模入口匯合，穩壓后經模口擠出，形成管膜。為獲得足夠的物料壓縮比，保證物料壓縮、傳送連續均勻，成型均勻，螺旋芯棒外表面加工有深度均勻變化的螺旋槽。通常螺旋槽的尺寸精度要求比較高，普通設備加工難度非常大，很難保證零件的質量，如何改進加工工藝，有效利用現有數控設備，提高加工精度、質量、生產效率，降低生產成本，成為亟待改善的難題。本文重點論述螺旋槽的加工。

1 工藝分析

圖2所示為適用于PE/PP吹膜機的螺旋芯棒。

工件材料：40Cr。工件毛坯：鍛件。主要工序內容：銑外形→粗車外圓、內孔→時效熱處理→精車外圓、內孔定尺寸→銑其余外形定尺寸→加工螺旋槽（加工中心）→拋光。

螺旋槽技術要求：螺旋槽頭數為4；螺距為16；螺旋槽為半圓形，其半徑為R6.5；螺旋槽右端深度為-14。表面粗糙度值Ra=3.2μm，其他位置公差均要求比較高。流道要求過渡處要求光滑、順暢、無死角。

2 確定數控工藝過程

2.1 工藝準備 機床選擇：在數控加工中需平行于軸線方向的X軸、刀具升降的Z軸和繞X軸旋轉的A軸聯動進給。因此需要配備數控分度頭三軸數控銑床或數控加工中心。本文選定4軸立式加工中心VMC8508B（系統：華中HNC-22M），X軸和A軸實現兩軸聯動完成加工軌跡。

裝夾方式：制作一個小端堵頭，采用一夾一頂的裝夾方式，利用A軸的三爪自定心夾盤裝夾Φ280外圓，另一側利用活動頂尖頂緊工件。以主視圖上左端面為基準找平，限制X軸的轉動自由度。裝夾非常簡便，輔助夾具也很經濟。

刀具選擇：R6.5球形銑刀。

2.2 切削用量 螺旋槽的深度較大，且加工時刀具滿刃切削，故背吃刀量不宜過大。為保證加工精度，分粗加工、半精加工、精加工三個工步進行加工。粗加工：ap=1，n=1000r/min，加工余量0.2；半精加工：n=1500r/min，加工余量0.05；精加工：n=2000r/min。

3 數控編程

3.1 編程坐標系設定 為了編程及對刀方便，設定Φ152外圓上距左端面163.5的螺旋槽起點為編程坐標系零點，螺旋角的零點并無要求，圓周上的任何一點均可。

3.2 程序編制

%10

#3=-[180-23-10-6.5]

#4=SQRT[[152/2]*[152/2]-[152/2-14]*[152/2-14]]+6.5

M03S1000

#1=0

#2=0

G54G90G17

WHILE[#2LE360]

WHILE[#1GE[-14]]

G90G43H01Z50

G00X0Y[-#4]A[0+#2]

Z5

G01Z1F200

G01Z[#1]F200

G01Y0F300

#5=360/64*#3

G91G01X[#3]Z-10.5A[-#5+#2]F500

G01Z-1F200

G01X[#3]Z10.5A[#5+#2]F500

G90Y[-#4]

#1=#1-1

ENDW

#2=#2+90

ENDW

G00Z100

M05

M30

3.3 說明 上面的粗加工程序，半精加工及精加工只需要修改，程序省略。螺旋槽加工程序為手工編寫的宏程序，雙向加工，減少A軸空走刀路，4頭螺紋循環4次加工，程序短小精煉，效率高，加工過程連貫。

4 結束語

實踐檢驗，上述編程方法既能滿足螺旋芯棒螺旋槽的加工精度要求，又能大幅提高生產效率。該編程方法也適用于各類大螺距、深螺旋槽及不規則非圓螺旋槽等零件的加工。本文的數控加工方案，對于數控機床加工復雜、高精度零件具有一定的借鑒價值。

參考文獻：

[1]北京第一通用機械廠.機械工人切削手冊（第六版）[M].北京：機械工業出版社，2005.

[2]張曉黎.塑料吹塑成型速查手冊[M].北京：機械工業出版社，2010：7.

[3]唐云岐.機械制造技術[M].北京：中國勞動出版社，2003：7.endprint